CN201915916U - 分层压裂防砂管柱 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种分层压裂防砂管柱，该分层压裂防砂管柱由上层管柱和下层管柱串接构成，所述上层管柱包括位于上部的压裂封隔器和位于下部的第一填砂封隔器，所述压裂封隔器与第一填砂封隔器为插入式密封连接；所述下层管柱由第二填砂封隔器构成；所述第一填砂封隔器与第二填砂封隔器的内层管柱由一油管连通，所述第一填砂封隔器与第二填砂封隔器的外层管柱由一上层筛管连接。本实用新型的分层压裂防砂管柱可以实现分层压裂改造、分层填砂，满足油层分注分采的需要，能够达到提高防砂效果和生产效率的双重功效；实现一次管柱充填上、下两套油层，节省填砂施工时间和施工费用。

Description

分层压裂防砂管柱

技术领域

本实用新型是关于一种油田井下压裂防砂充填作业工具，尤其涉及一种适用于各种油井的分层压裂防砂管柱。

背景技术

油井压裂防砂技术是一项油田生产中的重要工艺技术。目前压裂防砂技术无法实现油井分层防砂，现有压裂防砂管柱只在管柱最上端设有一个充填工具，而在油层段内没有设置中间封隔器和充填工具将油层有效分隔，因此，这种压裂防砂管柱不具有分层充填的功能，只能对多个油层笼统填砂。然而多个油层同时填砂的生产中存在以下问题：1.管柱无法满足分层注采生产的需要，影响分注分采工艺的实施；2.当不同的防砂层段油砂砂粒粒径相差较大时，无法有区别地根据油层砂粒粒径注入最优粒径比的人工砾石，影响防砂效果；3.当多个油层压力相差较大时，无法实现分层压裂改造。

此外，现有的压裂防砂工具还具有如下缺陷：1.丢手机构采用倒扣式丢手，丢手操作困难；2.填充工具的填砂流道为常开式，填砂流道不能在填砂结束后自动关闭，带压放喷时，填入的砂子就会从处于常开状态的填砂流道反吐出来，因此不能及时油管放压，造成填砂液体对油层污染的加剧。

有鉴于此，本发明人凭借多年的相关设计和制造经验，提出一种分层压裂防砂管柱，以克服现有技术的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种分层压裂防砂管柱，以实现分层压裂改造、分层填砂，满足油层分注分采的需要，达到提高防砂效果和生产效率的双重功效；实现一次管柱充填上、下两套油层，节省填砂施工时间和施工费用。

本实用新型的目的是这样实现的，一种分层压裂防砂管柱，该分层压裂防砂管柱由上层管柱和下层管柱串接构成，所述上层管柱包括位于上部的压裂封隔器和位于下部的第一填砂封隔器，所述压裂封隔器与第一填砂封隔器为插入式密封连接；所述下层管柱由第二填砂封隔器构成；所述第一填砂封隔器与第二填砂封隔器的内层管柱由一油管连通，所述第一填砂封隔器与第二填砂封隔器的外层管柱由一上层筛管连接。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述压裂封隔器由上至下依序设有上接头、液缸、第一外管、第一外筒、第一连管和密封筒；其中：液缸的上端套设在上接头的外侧，液缸下端与第一外管上端螺纹连接，第一外管的外侧套设所述第一外筒，该第一外筒与第一外管之间通过第一坐封销钉固定连接，所述第一外筒下端通过第一连管与密封筒连接，所述第一连管与第一外筒和密封筒均为螺纹连接，所述第一连管的顶部与所述第一外管的底部之间设有间距。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一外管的外壁设有环形凹槽，所述第一外筒的上端部凹设于该环形凹槽内，在第一外筒上端部的上侧且位于该环形凹槽内设有第一胶筒和环形压帽。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一填砂封隔器由上至下依序设有鱼顶、第二外管、卡瓦座和第一外下接管；其中：鱼顶内壁与第二外管上端螺纹连接，卡瓦座上端套设在第二外管下端，卡瓦座下端与第一外下接管上端螺纹连接，第一外下接管的管壁上设有出砂孔；所述卡瓦座内壁设有一凸环部，该凸环部设有一锁槽，在卡瓦座内与该凸环部对应的位置设有一悬挂管，该悬挂管管壁上设有一锁孔，一锁块穿过锁孔卡设在锁槽中，将所述悬挂管固定于卡瓦座内壁，一长滑套由丢手销钉固定于悬挂管内壁，长滑套上截面面积大，下截面面积小，其外壁对应锁块的位置设有一环槽，一短滑套凸设在该环槽中，短滑套外侧面抵顶于该锁块，短滑套与悬挂管由固定销钉固定；所述悬挂管的上端固定连接一第一中心管，该第一中心管的上端与所述压裂封隔器的上接头内壁固定连接，所述第一中心管的侧壁对应所述液缸的位置设有小孔；所述悬挂管的下端固定连接一第一换向管，该第一换向管的管壁上对应所述出砂孔设有一透孔，第一换向管的下端固定连接一内下接管；一第一坐封滑套滑动地设于第一换向管内，第一坐封滑套上端抵靠于第一换向管内壁上位于透孔上端的止挡环上，第一坐封滑套下端通过一第一弹簧抵顶在内下接管的上端；所述第一坐封滑套上轴向设有承接坐封钢球的坐封孔。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第二外管的外壁设有环形凹槽，所述卡瓦座的上端部凹设于该环形凹槽内，在卡瓦座上端部且位于该环形凹槽内环设有多个卡瓦，所述卡瓦的内侧面为上小下大的斜面；在所述环形凹槽内还设有与卡瓦的斜面对应的环形锥体和第二胶筒。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第二填砂封隔器由上至下依序设有外上接头、第三外管、第二外筒、第二连管、套筒和第二外下接管；其中：外上接头与第三外管上端螺纹连接，第二外筒套设在第三外管的外侧，该第二外筒与第三外管之间通过第二坐封销钉固定连接，所述第二外筒下端通过第二连管与套筒连接，所述第二连管与第二外筒和套筒均为螺纹连接，所述第二连管内侧滑设有一第二换向管，该第二换向管下部滑设于第二外下接管内侧，所述第二换向管上部固定连接一第二中心管，该第二中心管顶端连接一内上接头；在第二外下接管与第二换向管之间还滑设有一活门套管，所述第二外下接管、活门套管和第二换向管的对应管壁上设有通孔；在第二换向管内侧且对应所述通孔的位置设有一第二坐封滑套，该第二坐封滑套上端抵靠于第二换向管内壁上位于通孔上端的止挡环上，第二坐封滑套下端通过一第二弹簧抵顶在第二换向管底端的止挡环上，使通孔处于常闭状态；所述第二坐封滑套上轴向设有承接坐封钢球的坐封孔。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第三外管的外壁设有环形凹槽，第二外筒的上端部凹设于该环形凹槽内，在第二外筒上端部的上侧且位于该环形凹槽内设有多个第三胶筒，各第三胶筒之间设有隔环。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述压裂封隔器的密封筒内壁与第一填砂封隔器的鱼顶外壁为插入式密封连接。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一填砂封隔器的内下接管与第二填砂封隔器的内上接头由所述油管连通；所述第一填砂封隔器的第一外下接管与第二填砂封隔器的外上接头由所述上层筛管连接。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第二填砂封隔器的第二外下接管底端设有一下层筛管，该下层筛管下端设有筛管丝堵。

由上所述，本实用新型的分层压裂防砂管柱可以实现分层压裂改造、分层填砂，满足油层分注分采的需要，能够达到提高防砂效果和生产效率的双重功效；实现一次管柱充填上、下两套油层，节省填砂施工时间和施工费用。本实用新型的分层压裂防砂管柱可与分层采油技术配套应用，从而提高油藏的纵向动用程度，提高开发效果，提高资源利用率。另外还可以通过压裂改造，提高油井的产量，提高采油速度，加快投资的回收，提高经济效益。同时还可以针对不同的油层，填入不同的砾石，采用不同的施工参数，提高防砂技术的针对性，提高防砂效果。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中，

图1：为本实用新型的分层压裂防砂管柱的结构示意图。

图2：为本实用新型的分层压裂防砂管柱的上层管柱的结构示意图。

图3：为本实用新型的分层压裂防砂管柱的下层管柱的结构示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1、图2、图3所示，本实用新型提出一种分层压裂防砂管柱100，该分层压裂防砂管柱由上层管柱A和下层管柱B串接构成，所述上层管柱A包括位于上部的压裂封隔器1和位于下部的第一填砂封隔器2，所述压裂封隔器1与第一填砂封隔器2为插入式密封连接；所述下层管柱B由第二填砂封隔器3构成；所述第一填砂封隔器2与第二填砂封隔器3的内层管柱由一油管7连通，所述第一填砂封隔器2与第二填砂封隔器3的外层管柱由一上层筛管8连接。

如图2所示，所述压裂封隔器1由上至下依序设有上接头11、液缸12、第一外管13、第一外筒14、第一连管15和密封筒16；其中：液缸12的上端套设在上接头11的外侧，液缸12下端与第一外管13上端螺纹连接，第一外管13的外侧套设所述第一外筒14，该第一外筒14与第一外管13之间通过第一坐封销钉17固定连接，所述第一外筒14下端通过第一连管15与密封筒16连接，所述第一连管15与第一外筒14和密封筒16均为螺纹连接，所述第一连管15的顶部与所述第一外管13的底部之间设有间距。所述第一外管13的外壁设有环形凹槽131，所述第一外筒14的上端部凹设于该环形凹槽131内，在第一外筒14上端部的上侧且位于该环形凹槽131内设有第一胶筒18和环形压帽19。

进一步，如图2所示，所述第一填砂封隔器2由上至下依序设有鱼顶21、第二外管22、卡瓦座23和第一外下接管24；其中：鱼顶21内壁与第二外管22上端螺纹连接，卡瓦座23上端套设在第二外管22下端，卡瓦座23下端与第一外下接管24上端螺纹连接，第一外下接管24的管壁上设有出砂孔241；所述卡瓦座23内壁设有一凸环部232，该凸环部232设有一锁槽2321，在卡瓦座23内与该凸环部232对应的位置设有一悬挂管25，该悬挂管25管壁上设有一锁孔251，一锁块252穿过锁孔251卡设在锁槽2321中，将所述悬挂管25固定于卡瓦座23内壁，一长滑套26由丢手销钉261固定于悬挂管25内壁，该长滑套26外壁对应锁块252的位置设有一环槽262，一短滑套263凸设在该环槽262中，所述短滑套263外侧面抵顶于该锁块252，短滑套263与悬挂管25由固定销钉2631固定；所述悬挂管25的上端固定连接一第一中心管4，该第一中心管4的上端与所述压裂封隔器1的上接头11内壁固定连接，所述第一中心管4的侧壁对应所述液缸12的位置设有小孔41；所述悬挂管25的下端固定连接一第一换向管27，该第一换向管27的管壁上对应所述出砂孔241设有一透孔271，第一换向管27的下端固定连接一内下接管28；一第一坐封滑套29滑动地设于第一换向管27内，第一坐封滑套29上端抵靠于第一换向管27内壁上位于透孔271上端的止挡环上，第一坐封滑套29下端通过一第一弹簧291抵顶在内下接管28的上端；所述第一坐封滑套29上轴向设有承接坐封钢球的坐封孔292。所述压裂封隔器1的密封筒16内壁与第一填砂封隔器2的鱼顶21外壁为插入式密封连接。

如图2所示，所述第二外管22的外壁设有环形凹槽221，所述卡瓦座23的上端部凹设于该环形凹槽221内，在卡瓦座23上端部且位于该环形凹槽221内环设有多个卡瓦231，所述卡瓦231的内侧面为上小下大的斜面；在所述环形凹槽221内还设有与卡瓦231的斜面对应的环形锥体222和第二胶筒223。

如图3所示，所述第二填砂封隔器3由上至下依序设有外上接头31、第三外管32、第二外筒33、第二连管34、套筒35和第二外下接管36；其中：外上接头31与第三外管32上端螺纹连接，第二外筒33套设在第三外管32的外侧，该第二外筒33与第三外管32之间通过第二坐封销钉331固定连接，所述第二外筒33下端通过第二连管34与套筒35连接，所述第二连管34与第二外筒33和套筒35均为螺纹连接，所述第二连管34内侧滑设有一第二换向管37，该第二换向管37下部滑设于第二外下接管36内侧，所述第二换向管37上部固定连接一第二中心管5，该第二中心管5顶端连接一内上接头51；在第二外下接管36与第二换向管37之间还滑设有一活门套管38，第二换向管37与活门套管38形成筒状配合面，所述第二外下接管36、活门套管38和第二换向管37的对应管壁上设有通孔361、371和381；在第二换向管37内侧且对应所述通孔371的位置设有一第二坐封滑套39，该第二坐封滑套39上端抵靠于第二换向管37内壁上位于通孔371上端的止挡环上，第二坐封滑套39下端通过一第二弹簧391抵顶在第二换向管37底端的止挡环上，使通孔371处于常闭状态；所述第二坐封滑套39上轴向设有承接坐封钢球的坐封孔392。所述第三外管32的外壁设有环形凹槽321，第二外筒33的上端部凹设于该环形凹槽321内，在第二外筒33上端部的上侧且位于该环形凹槽321内设有多个第三胶筒322，各第三胶筒322之间设有隔环323。

进一步，如图1至图3所示，所述第一填砂封隔器2的内下接管28与第二填砂封隔器3的内上接头51由所述油管7连通；所述第一填砂封隔器2的第一外下接管24与第二填砂封隔器3的外上接头31由所述上层筛管8连接。

所述第二填砂封隔器3的第二外下接管36底端设有一下层筛管(图中未示出)，该下层筛管下端设有筛管丝堵。

本实用新型的分层压裂防砂管柱100在使用时，用一油管将其送至油井设计位置，筛管丝堵顶在井底，使上层筛管8和下层筛管分别对应上、下油层位置；下放管柱完成第二填砂封隔器3的坐封，其中外上接头31、第三外管32由重力下移剪断第二坐封销钉331，多个第三胶筒322被轴向压缩，径向膨胀密封环空，完成坐封。

从油管内泵注流体，将一钢球坐在第二坐封滑套39的坐封孔392上形成密封，油管内压力升高，上层管柱内的高压流体从第一中心管4上的小孔41进入液缸12内，下推液缸12、环形压帽19、第一胶筒18、第一外管13、第一连管15、第一外筒14、密封筒16、鱼顶21、第二外管22一起下移，第二外管22带动环形锥体222下移、多个卡瓦231张开卡在油井的套管壁上，形成固定支撑。继续增加压力，第二胶筒223被轴向压缩，径向膨胀，密封封隔器与套管的环空。再继续增压，第一坐封销钉17被剪断，第一胶筒18在环形压帽19的推力下，轴向收缩径向膨胀，完成胶筒坐封。继续增压，第二坐封滑套39下行压缩第二弹簧391打开第二换向管37的通孔371，第二填砂封隔器3的侧向填砂孔道打开，从油管泵入砂浆对下层油层进行填砂作业。在本实施方式中，所述第一胶筒18为低温胶筒，第二胶筒223为高温胶筒，分别满足压裂防砂高温密封和高压密封的双重需要。

下层油层填砂结束后，从油套环空泵入洗井液，将第一中心管4及油管内的砂浆洗出。之后，从井口投入另一钢球，将另一钢球坐落在第一坐封滑套29的坐封孔292上，从油管内正蹩压，压力推动第一坐封滑套29下行，打开第一换向管27的透孔271，使第一填砂封隔器2的侧向填砂流道打开，泵入砂浆对上层油层进行填砂作业；上层油层填砂结束后，再次反洗井，起出油管、第一中心管4和第二中心管5，第二坐封滑套39上行关闭填砂流道，完井。

本实用新型的分层压裂防砂管柱，在不动井下管柱的情况下，通过填砂中途反洗、二次投球的方式，实现一次管柱完成先填下层，后填上层的施工工艺，整体管柱可实现坐封、丢手、压裂、填砂、反洗等过程的连续进行。

由上所述，本实用新型的分层压裂防砂管柱可以实现分层压裂改造、分层填砂，满足油层分注分采的需要，能够达到提高防砂效果和生产效率的双重功效；实现一次管柱充填上、下两套油层，节省填砂施工时间和施工费用。

进一步，由长滑套、锁块、短滑套、固定销钉和丢手销钉构成的双滑套液压压差式丢手机构，其中长滑套上端面截面积大，下端面截面积小，在封隔器丢手时，不用投球蹩压，中心管内蹩压就能够在上下两端面上产生压力差，上侧推力大于下侧推力，可以剪断丢手销钉，长滑套向下移动，长滑套的凸台顶在短滑套上，受向下推力作用，固定销钉被剪断，随长滑套一同向下移动，锁块失去短滑套支撑，径向缩回，实现丢手，保证丢手压力准确可靠。所述上层管柱采用整体式结构，可实现坐封、丢手、填砂、反洗等多项功能。所述填砂流道为滑套式三通阀结构，是机械强闭式，可以油管放压，防止填入砾石反吐。

本实用新型的分层压裂防砂管柱可以适用于油田生产井和注入井的分层防砂，既可应用于稀油井，也可应用于稠油井中，特别是油井细粉砂的防治十分有效。本实用新型的分层压裂防砂管柱可与分层采油技术配套应用，从而提高油藏的纵向动用程度，提高开发效果，提高资源利用率。另外还可以通过压裂改造，提高油井的产量，提高采油速度，加快投资的回收，提高经济效益。同时还可以针对不同的油层，填入不同的砾石，采用不同的施工参数，提高防砂技术的针对性，提高防砂效果。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种分层压裂防砂管柱，其特征在于：该分层压裂防砂管柱由上层管柱和下层管柱串接构成，所述上层管柱包括位于上部的压裂封隔器和位于下部的第一填砂封隔器，所述压裂封隔器与第一填砂封隔器为插入式密封连接；所述下层管柱由第二填砂封隔器构成；所述第一填砂封隔器与第二填砂封隔器的内层管柱由一油管连通，所述第一填砂封隔器与第二填砂封隔器的外层管柱由一上层筛管连接。

2.如权利要求1所述的分层压裂防砂管柱，其特征在于：所述压裂封隔器由上至下依序设有上接头、液缸、第一外管、第一外筒、第一连管和密封筒；其中：液缸的上端套设在上接头的外侧，液缸下端与第一外管上端螺纹连接，第一外管的外侧套设所述第一外筒，该第一外筒与第一外管之间通过第一坐封销钉固定连接，所述第一外筒下端通过第一连管与密封筒连接，所述第一连管与第一外筒和密封筒均为螺纹连接，所述第一连管的顶部与所述第一外管的底部之间设有间距。

3.如权利要求2所述的分层压裂防砂管柱，其特征在于：所述第一外管的外壁设有环形凹槽，所述第一外筒的上端部凹设于该环形凹槽内，在第一外筒上端部的上侧且位于该环形凹槽内设有第一胶筒和环形压帽。

4.如权利要求2所述的分层压裂防砂管柱，其特征在于：所述第一填砂封隔器由上至下依序设有鱼顶、第二外管、卡瓦座和第一外下接管；其中：鱼顶内壁与第二外管上端螺纹连接，卡瓦座上端套设在第二外管下端，卡瓦座下端与第一外下接管上端螺纹连接，第一外下接管的管壁上设有出砂孔；所述卡瓦座内壁设有一凸环部，该凸环部设有一锁槽，在卡瓦座内与该凸环部对应的位置设有一悬挂管，该悬挂管管壁上设有一锁孔，一锁块穿过锁孔卡设在锁槽中，将所述悬挂管固定于卡瓦座内壁，一长滑套由丢手销钉固定于悬挂管内壁，该长滑套上截面面积大，下截面面积小，其外壁对应锁块的位置设有一环槽，一短滑套凸设在该环槽中，所述短滑套外侧面抵顶于该锁块，短滑套与悬挂管由固定销钉固定；所述悬挂管的上端固定连接一第一中心管，该第一中心管的上端与所述压裂封隔器的上接头内壁固定连接，所述第一中心管的侧壁对应所述液缸的位置设有小孔；所述悬挂管的下端固定连接一第一换向管，该第一换向管的管壁上对应所述出砂孔设有一透孔，第一换向管的下端固定连接一内下接管；一第一坐封滑套滑动地设于第一换向管内，第一坐封滑套上端抵靠于第一换向管内壁上位于透孔上端的止挡环上，第一坐封滑套下端通过一第一弹簧抵顶在内下接管的上端；所述第一坐封滑套上轴向设有承接坐封钢球的坐封孔。

5.如权利要求4所述的分层压裂防砂管柱，其特征在于：所述第二外管的外壁设有环形凹槽，所述卡瓦座的上端部凹设于该环形凹槽内，在卡瓦座上端部且位于该环形凹槽内环设有多个卡瓦，所述卡瓦的内侧面为上小下大的斜面；在所述环形凹槽内还设有与卡瓦的斜面对应的环形锥体和第二胶筒。

6.如权利要求4所述的分层压裂防砂管柱，其特征在于：所述第二填砂封隔器由上至下依序设有外上接头、第三外管、第二外筒、第二连管、套筒和第二外下接管；其中：外上接头与第三外管上端螺纹连接，第二外筒套设在第三外管的外侧，该第二外筒与第三外管之间通过第二坐封销钉固定连接，所述第二外筒下端通过第二连管与套筒连接，所述第二连管与第二外筒和套筒均为螺纹连接，所述第二连管内侧滑设有一第二换向管，该第二换向管下部滑设于第二外下接管内侧，所述第二换向管上部固定连接一第二中心管，该第二中心管顶端连接一内上接头；在第二外下接管与第二换向管之间还滑设有一活门套管，所述第二外下接管、活门套管和第二换向管的对应管壁上设有通孔；在第二换向管内侧且对应所述通孔的位置设有一第二坐封滑套，该第二坐封滑套上端抵靠于第二换向管内壁上位于通孔上端的止挡环上，第二坐封滑套下端通过一第二弹簧抵顶在第二换向管底端的止挡环上，使通孔处于常闭状态；所述第二坐封滑套上轴向设有承接坐封钢球的坐封孔。

7.如权利要求6所述的分层压裂防砂管柱，其特征在于：所述第三外管的外壁设有环形凹槽，第二外筒的上端部凹设于该环形凹槽内，在第二外筒上端部的上侧且位于该环形凹槽内设有多个第三胶筒，各第三胶筒之间设有隔环。

8.如权利要求7所述的分层压裂防砂管柱，其特征在于：所述压裂封隔器的密封筒内壁与第一填砂封隔器的鱼顶外壁为插入式密封连接。

9.如权利要求7所述的分层压裂防砂管柱，其特征在于：所述第一填砂封隔器的内下接管与第二填砂封隔器的内上接头由所述油管连通；所述第一填砂封隔器的第一外下接管与第二填砂封隔器的外上接头由所述上层筛管连接。

10.如权利要求6所述的分层压裂防砂管柱，其特征在于：所述第二填砂封隔器的第二外下接管底端设有一下层筛管，该下层筛管下端设有筛管丝堵。

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